基于忆阻器的SIMON轮函数电路设计

忆阻器由磁通量、电荷、电压、电流之间关系对称性推导得出, 被认为是继电阻、电容、电感之后的第四大无源元件, 具有记忆功能和非易失性等特点. 通过对忆阻器工作原理和电路模型的研究, 提出了基于忆阻器的SIMON轮函数电路设计方案. 该方案首先分析忆阻器模型结构和SIMON算法, 设计基于忆阻器的与、或、非门电路; 并在此基础上实现基于忆阻器的SIMON轮函数电路, 利用忆阻器的非易失性特性实现断点记忆功能; 最后在Cadence Virtuoso环境下, 仿真验证所设计电路的断电保存功能. 与传统CMOS电路比较, 基于忆阻器的SIMON轮函数电路减少了27.8%的元器件数量, 低功耗特性明显.     

基于VXI总线的电离层探测系统信号源的设计

根据新型电离层斜向返回探测系统的编码调相脉冲压缩、间隔收发体制，采用FPGA和数字上变频器实现了一种适合该体制的、基于VXI总线的信号源模块．具体描述了该模块的设计方法、主要逻辑和时序关系，试验表明，该模块运行可靠，工作方式和参数调整灵活，实现了符合体制要求的射频信号和时序控制信号，满足了新型电离层斜向返回探测系统抗干扰、开放性和易升级的要求。     

反馈型自联想记忆神经网络

自联想记忆神经网络具有类似于大脑的记忆和联想的特性．在Hopfield网络的理论基础上，提出了一种反馈型的自联想记忆神经网络．和Hopfield模型不同的是，这种神经网络增加了一个隐含层来扩大网络的存储容量，并采用局部相连的拓扑结构来代替全相连，从而减少了计算复杂度．在网络的学习过程中，各神经元之间的权值按照学习规则不断地进行调整，使回忆后的输出结果更加接近期望输出、     

Al2O3忆阻器中氧空位对阻值转换性能的影响研究

忆阻器能够在外加电压下实现高阻态与低阻态的转换,在存储器件及仿神经网络计算等方面有着重要的应用。本文通过在Si衬底上制备得到Pt-Al2O3-Pt的金属-绝缘层-金属结构的忆阻器器件,研究了氧空位对阻值转换性能的影响。利用原子层沉积技术工艺控制生长不同氧空位浓度的Al2O3薄膜,测量并比较其Ⅰ—Ⅴ循环曲线,发现仅有在氧空位浓度较高情况下忆阻器才能够实现在高阻态和低阻态之间的转换。本文实验结果表明氧空位对于实现阻值转换性能有着重要的影响,对生长制备忆阻器器件有着重要意义。     

基于CNFET的三值脉冲型移位寄存器设计

通过对碳纳米场效应晶体管(Carbon Nanotube Field Effect Transistor,CNFET)多阈值特性和多值逻辑原理的研究,结合移位寄存器设计方法,提出基于CNFET的具有左移右移并入并出功能的三值脉冲型移位寄存器设计方案.该方案首先利用开关信号理论和CNFET特性设计三值D触发器;然后设计三值T运算电路,并实现数据选择器逻辑功能;最后,在此基础上设计基于CNFET的三值脉冲型移位寄存器.经实验验证,所设计的电路输出稳定,具有正确的逻辑功能,且与CMOS低功耗移位寄存器相比,功耗延时积(Power-Delay Product)降低76.7%.     

耦合忆阻复值神经网络的固定时间同步

本文研究了具有时变时滞的耦合忆阻复值神经网络的固定时间同步.首先,引入了复值符号函数来避开传统的分离方法,并建立了一个新的固定时间稳定定理来改进已有的相关结论;然后,通过设计不连续控制策略,利用微分包含理论,建立了主从耦合忆阻复值神经网络的固定时间同步判据.本文的控制策略并不包含线性部分,简化了传统的控制设计;最后,通过数值实例对理论结果进行了验证.     

应用 M IS 时序部件设计一般时序电路

本文提出把可同步激励的MSI时序部件当作一个多功能的复杂存储元件使用,并对计数型MSI与移位型MSI分别给出了它们的次态方程与激励表.此外,提出了应用这两种MSI时序部件设计一般时序电路的状态安排规则及设计程序.讨论表明,这种设计方法在本质上相当于对专用MSI时序部件的基本工作时序进行时序修改.     

混沌神经网络的延时反馈控制

提出了一种适合于混沌神经网络的混沌控制方法,延时反馈控制方法,其目的是将混沌神经网络的丰富动力学特性应用于联想记忆、信息检索、组合优化、模式识别、数据压缩等智能信息处理中.利用本文提出的控制方法,对混沌神经网络进行控制,被控网络能收敛于与初始状态相关的记忆模式和反相模式的二周期状态上,从而实现了记忆搜索、模式识别的功能.     

通用型三值单稳态触发器设计

对三值单稳态触发器的设计原理进行了研究,结合ＲＣ电路延迟作用和信号反馈存在的原理,设计了三值脉冲控宽电路和三值单稳触发器,并通过ＰＳＰＩＣＥ５．０软件模拟,证实了逻辑功能的正确性。     

基于CNFET的三值脉冲式D触发器设计

通过对脉冲式时序电路的研究,利用多值开关信号理论,设计基于碳纳米场效应晶体管的单边沿和双边沿三值脉冲式D触发器.该方案利用CNFET高速低功耗特征,结合多值逻辑电路的开关运算,简化函数表达式,优化电路结构,减少晶体管数量,达到了降低功耗的目的.经过HSPICE仿真结果表明,所设计的三值脉冲式D触发器具有正确的逻辑功能和低功耗特性.     

基于绝热多米诺逻辑的三值移位寄存器设计

通过对三值移位寄存器和绝热多米诺电路的研究,提出了一种具有左移右移并入并出功能的三值绝热多米诺移位寄存器的设计方案.首先根据开关信号理论设计了具有复位功能的三值绝热多米诺D触发器,实现寄存器移位寄存功能;然后设计了具有数据选择功能的T运算电路,此电路具有3种切换功能;最后在此基础上进一步设计了4位三值绝热多米诺移位寄存器,实现三值绝热多米诺移位寄存器的级联.经HSPICE仿真验证,所设计的电路具有正确的逻辑功能及显著的低功耗特性.     

基于TCM电路的抗温度漂移老化传感器设计

结合电路老化检测原理与温度补偿方法(Temperature Compensation Method, TCM), 提出了一种具有抗温度漂移特性的老化传感器电路方案. 该方案首先根据晶体管的温度补偿, 设计温度不敏感的TCM延迟单元; 然后结合被测组合电路的老化冗余时间, 利用TCM延迟单元级联方式实现参考老化延迟电路; 最后将老化延迟检测电路的输出和参考延迟电路的输出进行时序比较, 判断电路是否处于老化状态. 在SIMC 65nm CMOS工艺下仿真验证, 结果表明所设计的老化传感器功能正常, 在-40~120℃之间稳定性达到98％.     

三值脉冲式JKL触发器设计

锁存器和触发器是时钟系统的基本元件.由于具有硬边沿、低延时等特点,脉冲式触发器比主从触发器越来越受到关注.很多文献对二值脉冲式触发器进行了研究,但是目前对三值CMOS脉冲式触发器的研究并不多.本文从脉冲式触发器的特点出发,提出了单边沿、双边沿三值脉冲式JKL触发器的设计,进一步丰富和完善了多值脉冲式触发器的设计.HSPICE模拟结果表明,提出的三值脉冲式JKL触发器具有正确的逻辑功能和功耗低、延时小的特点.与从传统的主从型和维持阻塞型三值JKL触发器相比,所设计的三值脉冲式JKL触发器电路结构简单,节省了近54.5%的能耗.     

基于并行的F-LSTM模型及其在电力通信设备故障预测中的应用

电力通信网设备时序故障预测的目标是通过过去设备告警数据,预测设备在下一个时间段是否发生故障,这对设备的管理和维护起着重要作用。为了预测电力设备未来的状态,提出一种Forward-LSTM(F-LSTM)学习模型,对设备故障的时序特征和非时序特征(静态信息)进行并行训练,探索出一种新的对静态-时序数据的训练方法,将其应用在电力通信网故障预测中。F-LSTM结合了两个组件,一个学习时序特征的长短期记忆神经网络(LSTM)与一个处理静态数据的前向全连接神经网络(forward full connection neural networks,FC),数据的静态/时序属性被自动判断并传递给FC或LSTM来并行训练。对于具有同时产生动态数据与静态数据的电力通信网络,Forward-LSTM(F-LSTM)模型能以较高速度与精度预测其故障发生的位置。此外,本文采用一种加权的损失函数,可以更好地捕捉设备故障的时序规律。选取某电力通信网络系统中2016—2017年设备故障数据,对本方法进行测试。实验结果显示,与Xgboost模型相比,F-LSTM模型对故障预测的召回率提高5%,同时F-LSTM模型较LSTM模型缩减了计算量,加快了模型的训练速度。     

基于MOS-NDR负阻器件的D触发器设计

负阻器件由于在电流 电压特性曲线中表现出独特的负微分电阻特性,从而大大增加了单个器件所能实现的逻辑功能.如果将其用于数字逻辑电路设计,尤其是触发器的设计,可有效减少器件的数目.通过分析CMOS工艺负阻器件MOS-NDR及单双稳态转换逻辑单元MOBILE的工作特性,设计了一个时钟上升沿触发的D触发器.采用TSMC 0.18 μm工艺对所设计的电路进行HSPICE仿真,仿真结果表明所设计的电路具有正确的逻辑功能.与基于MOS-NDR负阻器件的同类触发器相比,新设计的D触发器具有更稳健的输出和较强的抗干扰能力     

基于紧凑型乒乓交换的数字串行接口设计

给出一种基于脉冲编码调制原理实现高速数字传输系统中低速设备接入的方法．用Xilinx公司的XCS20TQ144器件设计了基于单倍数据通道的紧凑型乒乓交换模型，实现32路低速异步串行数据与2Mb／s的E1数据流之间并行转换．在计算机上进行了时序仿真，结果表明新的接口设计方法节省了器件资源，提高了工作速度．通过一个工程实例的实际运行，说明该设计方法在数据传输中具有较好的实用价值．     

关于双向联想存储器(BAM)全部可存储性的判据

对双向联想存储器（ＢＡＭ）是否可全部记忆一组训练模式对的问题进行讨论。联结权重矩阵的存在性对于设计有限步内结束的学习算法起决定作用。提出了关于全存储性的一个几何判据。     

局部信息和全局信息相结合的点云处理网络

针对当前主流点云处理网络仅依靠局部邻域进行特征聚合导致特征提取能力不足，以及使用最大值池化造成信息损失的问题，提出了一种基于注意力的局部信息和全局信息相结合的点云处理网络。首先提出了基于通道自注意力进行局部特征聚合的方法，减少了信息的损失；然后为捕获点的远程依赖信息，设计了一种动态学习关键点的方法获取全局信息；最后构建了一种基于空间注意力的特征融合模块，使每个点均能学习全局上下文信息。在几个常用点云数据集上对方法进行了实验验证，在ModelNet40分类任务上实现了94.0%的总体分类精度、91.7%的平均分类精度；在ScanObjectNN分类任务上实现了81.5%的总体分类精度、78.1%的平均分类精度；在ShapeNet分割任务上实现了86.5%的平均交并比。表明提出的点云处理网络在分类、分割等任务中的精度均较PointNet、PointNet++、DGCNN等经典网络有显著提升，较其他点云处理网络也有不同程度的提高。     

基于增强现实的物体运动仿真设计与实现

针对如何在增强现实(Augmented Reality, AR)的虚拟环境中体现物体运动仿真时运动学与动力学特性的问题, 设计了一套将AR技术与物体运动仿真集成, 通过模型建立、标记物注册、运动仿真交互控制、增强场景实时渲染等步骤设计物体AR运动仿真系统. 该系统由运动学仿真模块和动力学仿真模块组成. 运动学仿真模块的设计和实现以刚体绕定轴转动和平面四杆机构的几何运动为例, 通过移动标记物进行运动学仿真的交互控制. 动力学仿真模块的设计和实现以曲柄滑块机构惯性运动为例, 通过改变输入参数进行动力学仿真控制. 最后以机械类课程教学中平面四杆机构急回特性学习和曲柄滑块机构动力学方程求解为例进行实际应用. 结果表明, AR运动仿真系统提供了直观的高交互操作运动学与动力学仿真环境, 通过可视化能帮助学生理解相关的理论知识, 进而实现虚实融合的智慧化运动仿真教学.     

基于注意力机制的复杂背景连续手语识别

提出一种基于注意力机制的连续手语识别算法ACN(attention-based 3D convolutional neural network),能够识别复杂背景下的连续手语。该算法首先利用背景去除模块,对包含复杂背景的手语视频进行预处理;然后,通过基于空间注意力机制的3D-ResNet(3D residual convolutional neural network)提取时空融合信息;最后,采用结合时间注意力机制的长短期记忆（long short-term memory,LSTM）网络进行序列学习,得到最终的识别结果。算法在大规模中国连续手语数据集CSL100上表现优异;在面向不同复杂背景的情况下,算法表现出良好的泛化性能,模型引入的时空注意力机制是切实有效的。